En magnetisk hukommelsesenhed med ny struktur udviklet

Forskergruppen bestående af professor Hideo Ohno og lektor Shunsuke Fukami fra Tohoku University har udviklet en magnetisk hukommelsesenhed med ny struktur, der bruger spin-orbit-drejningsmoment-induceret magnetiseringsswitch.

I disse to årtier, mange kræfter er blevet brugt på udviklingen af ​​magnetiske tilfældige hukommelser (MRAM'er), som gemmer information som magnetiseringsretningen for en magnet. Da magnetiseringen kan, være generelt, vendes ved høj hastighed ubegrænset, MRAM'erne betragtes som en lovende erstatning for aktuelt anvendte halvlederbaserede arbejdshukommelser såsom statiske random access memory (SRAM'er) og dynamiske random access memory (DRAM'er), som nu står over for flere alvorlige problemer.

Det centrale spørgsmål i MRAM-udviklingen er, hvordan man opnår magnetiseringsreversering effektivt.

For nylig, spin-orbit-drejningsmoment (SOT)-induceret magnetiseringsomskiftning - hvor drejningsmomenter forårsaget af en strøm i planet gennem spin-orbit-interaktionerne udnyttes - blev demonstreret og intensivt undersøgt. I princippet, den SOT-inducerede switching giver mulighed for en ultrahurtig magnetiseringsvending på en nanosekunds tidsskala.

Forskergruppen fra Tohoku University viste en ny ordning med SOT-induceret magnetiseringsskift. Mens der havde været to slags koblingsskemaer, hvor magnetiseringen er rettet ortogonalt til den påførte skrivestrøm, den nuværende struktur har magnetiseringen, der dirigerer kolineært med strømmen. Gruppen fremstillede enheder med tre terminaler med den nye struktur, hvor der anvendes en Ta/CoFeB/MgO-baseret magnetisk tunnelforbindelse, og demonstrerede omskiftningsoperationen med succes.

Den krævede strømtæthed for at inducere magnetiseringsskiftningen var rimelig lille, og modstandsforskellen mellem "0" og "1" tilstande var rimelig stor, hvilket indikerer, at den nye struktur er en lovende kandidat til MRAM-applikationerne.

Ud over, gruppen viste, at den nye struktur har potentialet til at tjene som et nyttigt værktøj til at gå dybt ind i fysikken i SOT-induceret skift, hvor der stadig er en række uafslørede problemer.

Den magnetiske hukommelsesenhed kan gemme informationen uden strømforsyning, tillader en drastisk reduktion af strømforbruget for integrerede kredsløb. I særdeleshed, denne fordel bliver væsentlig for applikationer, der har relativt lange standbytider, såsom sensorknudepunkter, der sandsynligvis vil spille vigtige roller i fremtidige IoT-samfund (Internet of Things).

I denne forbindelse det nuværende arbejde forventes at bane vejen mod realiseringen af ​​ultralav-effekt og højtydende integrerede kredsløb og IoT-samfund.